mol är den enhet som används för att uttrycka mängden materia. En mullvad är ungefär 6,022 x 1023 partiklar. Det är en av grundstorheterna i International System of Units (SI).
Termen mol kommer från det latinska ordet mullvadar, som betyder "en massa", och introducerades av den tyske kemisten Wilhelm Ostwald.
Vilken substans som helst kan mätas i mol. Vi kan använda mullvad för att referera till något mikroskopiskt, som molekyler, eller något makroskopiskt, som frön.
Till exempel är 1 mol vatten lika med 6,022 x 1023 vattenmolekyler. På samma sätt är 1 mol frön lika med 6,022 x 1023 frön. Observera att antalet element i en mol är detsamma oavsett vilken enhet som analyseras.
Att använda mol i kemiska beräkningar är särskilt viktigt för att kvantifiera kemiska arter, såsom atomer, joner och molekyler, involverade i en kemisk reaktion. Dessutom går det att göra en proportion mellan en atomskala och en annan skala som går att mäta.
Mol och Avogadros konstant
Referensvärdet som används för att standardisera mängden en mol är massan av 12g kol-12.
Kol-12 består av 6 protoner, 6 neutroner och 6 elektroner. Det är den vanligaste och mest stabila isotopen av grundämnet kol.
Den italienska vetenskapsmannen Amedeo Avogadro (1776-1856) föreslog att, under samma temperatur- och tryckförhållanden, skulle lika volymer gaser innehålla samma antal molekyler.
För att vara en pionjär i studiet av sambandet mellan massa i gram och atommassa, när talet som gör kopplingen mellan dessa upptäcktes på 1900-talet, definierades storleken på en mullvad, till vetenskapsmannens ära, som konstanten av Avogadro. Därför:
1 mol = 6,02214179 × 1023 partiklar
Mol- och massaberäkningar
DE atomisk massa av de kemiska grundämnena finns i det periodiska systemet. Till exempel är atommassan för en natriumatom (Na) 23 g.
Så 1 mol natrium = 23 g = 6,022 x 1023 natriumatomer.
Observera att mol, massa och Avogadros konstant är relaterade. Om vi känner till minst ett av dessa värden kan vi bestämma de andra med en enkel regel om tre, som i följande exempel.
1. Vad är massan i 2,5 mol natrium (Na)?
1 mol 23 g Na
2,5 mol x
x = 23. 2,5
x = 57,5 g Na
2. Hur många mol är det i 30 g natrium (Na)?
1 mol 23 g Na
x 30 g Na
x = 30/23
x ≈ 1,3 mol Na
3. Hur mycket materia är det i 50 g natrium (Na)?
23 g 6,022 x 1023
50 g x
x = 50. 6,022 x 1023/23
x = 13,09 x 1023 Na-atomer
Kolla in Periodiska systemet komplett och uppdaterad.
Och molmassan?
DE molär massa är massan i gram som ingår i 1 mol ämne och dess måttenhet är g/mol (gram per mol). Natrium har till exempel 23 g/mol.
Det numeriska värdet av molmassan av ett kemiskt ämne är ekvivalent med molekylmassan (MM), det vill säga summan av atommassorna för de atomer som utgör den.
Vi kommer att använda vattenmolekylen (H2O) som ett exempel och bestäm massan av 1 mol av ämnet.
1:a steget: räkna antalet atomer av kemiska grundämnen i ämnets formel.
Vatten består av:
Syre (O): 1 atom
Väte (H): 2 atomer
2:a steget: Se det periodiska systemet för grundämnenas atommassa.
Obs: för att underlätta förståelsen kommer vi att använda ungefärliga värden här.
Syre (O): 16 u
Väte (H): 1 u
3:e steget: multiplicera grundämnenas massor med antalet atomer i ämnet.
Syre (O): 1 x 16 u = 1 x 16 u
Väte (H): 2 x 1 u = 2 u
4:e steget: Lägg till atommassorna och bestäm molekylmassan.
MMVatten: 16 u + 2 u = 18 u
Därför är vattnets molekylmassa 18 u och molmassan 18 g/mol. Det betyder att det finns 6,022 x 10 i en mol23 vattenmolekyler, vilket motsvarar 18 gram.
Därför, för att bestämma antalet mol måste vi känna till ämnets massa och kemiska sammansättning.
Låt oss nu lösa några fler exempel som relaterar till kvantiteterna mol, massa och kvantitet av partiklar.
1. Vad är massan i 3 mol vatten (H2O)?
1 mol 18 g H2O
3 mol x
x = 18. 3
x = 54 g H2O
2. Hur många mol är det i 80 g vatten (H2O)?
1 mol 18 g H2O
x 80 g H2O
x = 80/18
x ≈ 4,44 mol H2O
3. Vad är mängden materia i 20 g vatten (H2O)?
18 g 6,022 x 1023
20 g x
x = 20. 6 022 x 1023/18
x = 6,69 x 1023 H-molekyler2O
Lära sig mer om molekylär massa.
Samband mellan mol och molar volym
Vid STP, under normala temperaturförhållanden (273 K) och tryck (1 am), upptar en gas en volym på 22,4 L. Detta värde är molar volym av gaser.
Som Avogadro föreslog är volymen som upptas av gaser, oavsett deras sammansättning, relaterad till antalet molekyler. Så även om vi har två olika gaser fångade i behållare, om volymen är densamma, har de två kolvarna samma mängd molekyler.
Till exempel, för gaserna syre och väte har vi följande samband:
1 mol väte (H2) = 22,4 L = 2 g = 6,022 x 1023 H-molekyler2
1 mol syre (O2) = 22,4 L = 32 g = 6,022 x 1023 O molekyler2
Observera att 1 mol av något ämne i gasform upptar en volym på 22,4 L, men massan kommer att vara annorlunda eftersom sammansättningen av gaserna är olika.
Lära sig mer om Avogadros lag.
